2016 Circulation journal : official journal of the Japanese Circulation Society Mechanismus / Präklinisch InhalationTrinken (HRW)
2016 · Hara — Molekularer Wasserstoff mildert zelluläre Seneszenz in Endothelzellen
Kurzfassung
In menschlichen Gefäßendothelzellen, die einer toxischen Substanz (TCDD) ausgesetzt wurden, verhinderte wasserstoffreiches Medium Zeichen zellulärer Alterung (Seneszenz) — selbst nachdem H₂ aus dem Medium entwichen war — ein Effekt, der über den antioxidativen Transkriptionsfaktor Nrf2 vermittelt wird. Dies ist eine Zellkulturstudie; die Ergebnisse sind nicht direkt auf menschliche Alterung oder Langlebigkeit übertragbar. (Circulation Journal, 2016.)
Kommentar
Endotheliale Zellseneszenz — der Zustand, in dem Zellen der Blutgefäßwand aufhören sich zu teilen und ein Entzündungsprofil annehmen — ist ein anerkannter Faktor bei der vaskulären Alterung und kardiovaskulären Erkrankungen. Diese Studie verwendete menschliche Nabelschnurvenenendothelzellen (HUVECs), die TCDD (einer Dioxinverbindung mit starken pro-oxidativen und pro-seneszenten Effekten) ausgesetzt wurden, als Modell beschleunigter vaskulärer Alterung. Die Behandlung mit wasserstoffreichem Medium (Ausgangs-H₂-Konzentration ~0,55 mmol/L) verhinderte die TCDD-induzierten Zunahmen oxidativer DNA-Schadensmarker (8OHdG), Acetyl-p53-Expression, NAD⁺/NADH-Verhältnis-Störung, beeinträchtigte Sirt1-Aktivität und β-Galactosidase-assoziierte Seneszenzmarker. Ein besonders interessanter Befund war, dass die Schutzwirkungen von H₂ auch nach dem Verschwinden von H₂ aus dem Medium (nach ~12 Stunden) anhielten und dass diese Effekte von der Nrf2-Aktivierung abhingen — einem Master-Antioxidans-Regulator. Dies deutet darauf hin, dass H₂ eine dauerhafte zelluläre Anpassungsreaktion auslösen kann, die über seine direkte radikalfangende Lebensdauer hinausgeht. Das TCDD-Modell ist jedoch hochgradig artifiziell, HUVECs sind ein vereinfachtes Modell, und Aussagen über Langlebigkeit durch „wasserstoffreiches Wasser”, die aus diesem Experiment extrapoliert werden, sollten mit Vorsicht behandelt werden.
Wichtige Zitate
- „HUVECs, die in wasserstoffreichem Medium inkubiert wurden, zeigten diese TCDD-induzierten Veränderungen nicht, begleitet von Nrf2-Aktivierung, die selbst nach dem Verschwinden von H₂ aus dem Medium beobachtet wurde.“ Original (EN): „HUVECs incubated in hydrogen-rich medium did not exhibit these TCDD-induced changes accompanying Nrf2 activation, which was observed even after H2 was undetectable in the medium.“ — der Schlüsselbefund: anhaltender Schutz über Nrf2, der das Vorhandensein von H₂ im Medium überdauert
- „H₂ hat langanhaltende antioxidative und Anti-Aging-Effekte auf vaskuläre Endothelzellen über den Nrf2-Signalweg, selbst nach transienter Exposition gegenüber H₂.“ Original (EN): „H2 has long-lasting antioxidant and anti-aging effects on vascular endothelial cells through the Nrf2 pathway, even after transient exposure to H2.“ — Schlussfolgerung der Autoren: dauerhafter Anti-Seneszenz-Effekt durch Aktivierung des Transkriptionsfaktors
- „Chrysin, ein Inhibitor von Nrf2, hob die Schutzwirkungen von H₂ auf HUVECs auf.“ Original (EN): „Chrysin, an inhibitor of Nrf2, abolished the protective effects of H2 on HUVECs.“ — mechanistische Bestätigung: Nrf2 ist für den beobachteten Schutz erforderlich
Unsere Einordnung
Dies ist eine In-vitro-Zellstudie — die Ergebnisse betreffen menschliche Nabelschnurvenenendothelzellen unter künstlich induziertem Toxinstress und können nicht auf menschliche Gefäßalterung oder Langlebigkeit extrapoliert werden. Der identifizierte Nrf2-vermittelte Mechanismus ist wissenschaftlich plausibel und konsistent mit anderer H₂-Forschung, und die Persistenz des Effekts nach H₂-Dissipation ist eine mechanistisch interessante Beobachtung. Dennoch können keine Schlussfolgerungen über Anti-Aging-Effekte bei lebenden Menschen aus diesem Experiment gezogen werden. Behauptungen, dass „wasserstoffreiches Wasser die Langlebigkeit erhöht” (die die Diskussion der Autoren andeutet), gehen weit über das hinaus, was Zellkulturdaten belegen können.
Studiendesign
- Typ: In-vitro-Zellstudie · Modell: HUVECs (menschliche Nabelschnurvenenendothelzellen), TCDD-induzierte Seneszenz · H₂-Gabe: wasserstoffreiches Medium (0,55 ± 0,07 mmol/L H₂, nach ~12 h nicht mehr nachweisbar); auch wasserstoffreiches Wasser erwähnt
- Ergebnis: H₂ verhinderte TCDD-induzierten 8OHdG-, Acetyl-p53-, beeinträchtigte Sirt1-, reduziertes NAD⁺/NADH-Verhältnis und β-Galactosidase-Seneszenzmarker; Nrf2-Aktivierung als Mechanismus bestätigt; Schutzwirkung hielt nach H₂-Clearance an; Nrf2-Inhibitor (Chrysin) hob Effekt auf
Abstract (deutsche Übersetzung)
Hintergrund: Substanzielle Evidenz zeigt, dass molekularer Wasserstoff (H₂) aufgrund seiner antioxidativen und/oder antiinflammatorischen Wirkungen vorteilhafte vaskuläre Effekte besitzt. Daher könnte wasserstoffreiches Wasser ein wirksames Anti-Aging-Getränk sein. Diese Studie untersuchte die Wirkungen von H₂ auf die endotheliale Seneszenz und klärte die beteiligten Mechanismen. Methoden und Ergebnisse: Wasserstoffreiches Medium wurde mit einem Hochreinheits-Wasserstoffgasgenerator hergestellt. Menschliche Nabelschnurvenenendothelzellen (HUVECs) wurden mit 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-Dioxin (TCDD) für verschiedene Zeiträume in normalem oder wasserstoffreichem Medium inkubiert. Die Ausgangs-H₂-Konzentration im wasserstoffreichen Medium betrug 0,55 ± 0,07 mmol/L. Diese Konzentration nahm allmählich ab, und H₂ war im Medium nach 12 Stunden kaum noch nachweisbar. 24 Stunden nach TCDD-Exposition zeigten mit TCDD behandelte HUVECs erhöhte 8OHdG- und Acetyl-p53-Expression, ein vermindertes NAD(+)/NADH-Verhältnis, beeinträchtigte Sirt1-Aktivität und verstärkte Seneszenz-assoziierte β-Galactosidase. HUVECs, die in wasserstoffreichem Medium inkubiert wurden, zeigten diese TCDD-induzierten Veränderungen nicht, begleitet von Nrf2-Aktivierung, die selbst nach dem Verschwinden von H₂ aus dem Medium beobachtet wurde. Chrysin, ein Inhibitor von Nrf2, hob die Schutzwirkungen von H₂ auf HUVECs auf. Schlussfolgerungen: H₂ hat langanhaltende antioxidative und Anti-Aging-Effekte auf vaskuläre Endothelzellen über den Nrf2-Signalweg, selbst nach transienter Exposition gegenüber H₂. Wasserstoffreiches Wasser könnte daher ein funktionelles Getränk sein, das die Langlebigkeit fördert.
Original-Abstract (englisch)
BACKGROUND: Substantial evidence indicates that molecular hydrogen (H2) has beneficial vascular effects because of its antioxidant and/or anti-inflammatory effects. Thus, hydrogen-rich water may prove to be an effective anti-aging drink. This study examined the effects of H2on endothelial senescence and clarified the mechanisms involved. METHODS AND RESULTS: Hydrogen-rich medium was produced by a high-purity hydrogen gas generator. Human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were incubated with 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) for various time periods in normal or hydrogen-rich medium. The baseline H2concentration in hydrogen-rich medium was 0.55±0.07 mmol/L. This concentration gradually decreased, and H2was almost undetectable in medium after 12 h. At 24 h after TCDD exposure, HUVECs treated with TCDD exhibited increased 8OHdG and acetyl-p53 expression, decreased nicotinamide adenine dinucleotide (NAD(+))/NADH ratio, impaired Sirt1 activity, and enhanced senescence-associated β-galactosidase. However, HUVECs incubated in hydrogen-rich medium did not exhibit these TCDD-induced changes accompanying Nrf2 activation, which was observed even after H2was undetectable in the medium. Chrysin, an inhibitor of Nrf2, abolished the protective effects of H2on HUVECs. CONCLUSIONS: H2has long-lasting antioxidant and anti-aging effects on vascular endothelial cells through the Nrf2 pathway, even after transient exposure to H2. Hydrogen-rich water may thus be a functional drink that increases longevity. (Circ J 2016; 80: 2037-2046).
Quelle & Links
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